專利名稱：水翼自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種外形酷似自行車的水上娛樂(lè)健身工具，尤其是一種水翼自行車。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，同時(shí)對(duì)生活質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。如今，市場(chǎng)上的各種娛樂(lè)、健身工具舉不勝數(shù)。但是，適合在水上運(yùn)動(dòng)的健身工具卻很少。水翼自行車就是為了滿足大家在水上休閑運(yùn)動(dòng)的需求而設(shè)計(jì)的。水翼自行車與傳統(tǒng)自行車有很大不同。在用途上，傳統(tǒng)自行車主要作為一種陸上使用的交通工具，以滿足大家的出行需要。而水翼自行車定位于水上娛樂(lè)健身工具，致力于能夠使大家在休閑娛樂(lè)中達(dá)到健身的目的。從外形看，兩者最大的區(qū)別就是水翼自行車沒(méi)有車輪、鏈條等傳統(tǒng)自行車必備的結(jié)構(gòu)。水翼自行車與目前流行的“水上跳躍者”的功能比較相似，但是兩者又有所不同。 可以說(shuō)水翼自行車是“水上跳躍者”在結(jié)構(gòu)上的一個(gè)重大改進(jìn)。“水上跳躍者”的構(gòu)造介于噴氣式滑水板和彈簧高蹺之間。其在水上運(yùn)動(dòng)的原理，類似于飛機(jī)飛行的空氣動(dòng)力學(xué)?！八咸S者”有兩個(gè)類似機(jī)翼的水翼，當(dāng)它在水里面運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，由伯努利定理可知會(huì)由水翼上下表面的流速差而產(chǎn)生升力。較大的一個(gè)水翼在后面，主要用于產(chǎn)生升力和推力；小的一個(gè)水翼在前面，以控制方向和穩(wěn)定性。騎手駕駛它時(shí)，一邊手握前面的方向桿，一邊用腳在其后面的一個(gè)小腳踏板上不停地上下跳躍，以推動(dòng)“水上跳躍者”前進(jìn)。它沒(méi)有螺旋推進(jìn)器， 其推力來(lái)自駕駛者的跳躍動(dòng)作與整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)的彈性變形相協(xié)調(diào)的動(dòng)作，以使后翼產(chǎn)生拍打動(dòng)作，水翼就像翅膀一樣，只是將大量的水向后排走從而產(chǎn)生向前的推力，以此推動(dòng)“水上跳躍者”在水面上運(yùn)動(dòng)。由于“水上跳躍者”的這種工作原理，使得它具有以下三個(gè)主要缺點(diǎn)1)舒適性差騎手駕駛時(shí)，需要保持站姿，同時(shí)不停地跳躍。直接影響了騎手運(yùn)動(dòng)時(shí)的舒適性和休閑性。2)體力消耗太大要使機(jī)器在水面上滑行，騎手必須在踏板上不停地彈跳，如果停止跳動(dòng)那么就會(huì)失去推力和由此產(chǎn)生的升力從而掉入水里。由于其設(shè)計(jì)上的特點(diǎn)使得對(duì)騎手體力消耗特別大尤其是對(duì)腰部的損耗。一般人玩5到10分鐘就會(huì)感到特別疲憊因此不適合長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)。3)操作困難滑行時(shí)，人和機(jī)器必須要保持平衡，否則很容易跌入水中，最重要的是人體的跳動(dòng)要和機(jī)械的彈性變形相協(xié)調(diào)否則很難產(chǎn)生前進(jìn)的推力，因此對(duì)騎手的技能有一定的要求。以上缺點(diǎn)都?xì)w結(jié)于“水上跳躍者”的工作設(shè)計(jì)原理。因此要想克服這些缺陷就要改變一些原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作原理。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種舒適性好、體力消耗較小、操作簡(jiǎn)單的水翼自行車。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是水翼自行車，包括前翼、方向舵、車把、腳蹬機(jī)構(gòu)、管狀車架、車座、后翼支架、后翼、螺旋槳、錐形齒輪組、傳動(dòng)軸和柔性聯(lián)軸器。 前翼、方向舵、車把構(gòu)成轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，方向舵與車把固定連接在一起，方向舵固定在前翼的中間。管狀車架的前端與車把連接，后端通過(guò)傳動(dòng)軸和柔性聯(lián)軸器與螺旋槳連接。腳蹬機(jī)構(gòu)通過(guò)錐形齒輪組與管狀車架連接。車座前端與管狀車架連接，下端通過(guò)后翼支架固定在后翼上。水翼自行車與“水上跳躍者”最大的區(qū)別就是機(jī)械傳動(dòng)和動(dòng)力方式的不同?！八咸S者”是通過(guò)騎手有節(jié)奏的跳躍轉(zhuǎn)變成后翼的拍打動(dòng)作，以此作為水翼前進(jìn)的動(dòng)力。而水翼自行車更像自行車，它是通過(guò)駕駛者踩蹬腳蹬帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力的，運(yùn)動(dòng)時(shí)由前后兩個(gè)水翼來(lái)產(chǎn)生升力。同時(shí)水翼自行車還融入了自行車的其他優(yōu)點(diǎn)，使騎手不用再站
立著運(yùn)動(dòng)。水翼自行車的主要特點(diǎn)是1)舒適性較好由于產(chǎn)生動(dòng)力方式的不同，不必像原來(lái)那樣站著跳動(dòng)而是騎手坐在鞍座上面蹬踩腳蹬，帶動(dòng)螺旋槳來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力。雙手握住車把來(lái)控制方向，避免了體力的不必要浪費(fèi)。2)體力消耗較小不必像以前用腰部和身體有節(jié)奏的跳動(dòng)來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力，而是騎手坐在鞍座上面蹬踩腳蹬，帶動(dòng)螺旋槳來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力，主要要求腿部的力量。運(yùn)動(dòng)方式與騎自行車基本相同，這對(duì)于自行車第一大國(guó)的我們應(yīng)該是不成問(wèn)題的。3)操作簡(jiǎn)單騎手可以像騎自行車一樣輕松駕馭水翼自行車，對(duì)騎手技能幾乎沒(méi)有要求，更不需要接受專門的培訓(xùn)。只需在實(shí)際操作時(shí)練習(xí)一下調(diào)節(jié)身體重心的技巧，很快就會(huì)掌握其操作要領(lǐng)的。


圖1是水翼自行車的主視圖。圖2是水翼自行車的俯視圖。圖3是水翼自行車的左視圖。圖4是水翼自行車的右視圖。圖5是水翼自行車的三維斜視圖。圖6是水翼自行車的動(dòng)力傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式如圖1-圖6所示水翼自行車，包括前翼1、方向舵2、車把3、腳蹬機(jī)構(gòu)4、管狀車架 5、車座6、后翼支架7、后翼8、螺旋槳10、錐形齒輪組11、傳動(dòng)軸12和柔性聯(lián)軸器13。前翼 1、方向舵2、車把3構(gòu)成轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，方向舵2與車把3固定連接在一起，方向舵2固定在前翼 1的中間。前翼1在工作時(shí)產(chǎn)生一小部分的升力，與后翼8配合主要起到平衡的作用，轉(zhuǎn)動(dòng)車把3時(shí)方向舵2也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)從而起到轉(zhuǎn)向的作用。管狀車架5的前端與車把3連接，后端通過(guò)傳動(dòng)軸12和柔性聯(lián)軸器13與螺旋槳10連接。腳蹬機(jī)構(gòu)4通過(guò)錐形齒輪組11與管狀車架5連接。車座6前端與管狀車架5連接，下端通過(guò)后翼支架7固定在后翼8上。后翼8的兩端設(shè)有翼尖小翼9。水翼自行車的動(dòng)力機(jī)構(gòu)是腳蹬機(jī)構(gòu)4將人體腿部輸入的功率通過(guò)錐形齒輪組11 轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃?dòng)軸12的軸功率，傳動(dòng)軸12和柔性聯(lián)軸器13是通過(guò)軸承安裝在管狀車架5的內(nèi)部。在車架5彎曲處通過(guò)柔性聯(lián)軸器13將轉(zhuǎn)軸扭矩轉(zhuǎn)變一定的角度后傳給螺旋槳10以此產(chǎn)生前進(jìn)的推力。后翼支架7與管狀車架5和后翼8連接在一起形成一個(gè)三角形(如圖1)，后翼支架7與后翼8連接在一起也形成一個(gè)三角形(如圖3)，這樣結(jié)構(gòu)即簡(jiǎn)單又堅(jiān)固，因?yàn)椴徽撌撬碜孕熊囘€是“水上跳躍者”都是依靠水流流過(guò)前后水翼時(shí)在翼面上下產(chǎn)生流速差而產(chǎn)生升力的，所以機(jī)體的整體重量在保證強(qiáng)度的前提下越輕越好，這樣對(duì)推力和騎者的輸出功率要求就小，因?yàn)閾?jù)統(tǒng)計(jì)一般人在騎自行車時(shí)的輸出功率在500W左右，好一些的運(yùn)動(dòng)員最大爆發(fā)力下的功率一般在1000W左右。因此所選的材料主要是高強(qiáng)度鋁合金，復(fù)合材料(包括金屬材料和復(fù)合材料的復(fù)合)和高強(qiáng)度塑料等比強(qiáng)度和比剛度較高的材料，如車架可用高強(qiáng)度鋁合金型材，水翼用復(fù)合材料等制作，以此使機(jī)體總重量減輕。翼尖小翼9是連接在后翼端部的一段小翼，其作用是減小誘導(dǎo)阻力。因?yàn)樗砩媳砻孑^下表面彎曲，在運(yùn)動(dòng)時(shí)其下表面流體流速低壓力高，而水翼上表面流速高壓力低，因此水翼下面的高壓液體會(huì)沿后翼的翼展方向流向水翼上表面，由此減小了上下翼面的壓力差即降低了水翼的升力，由于水翼是向前運(yùn)動(dòng)的，因此還會(huì)在翼端尾部產(chǎn)生螺旋的渦流，損耗一部分能量，降低了水翼的效率。因此，在其端部安裝一個(gè)翼尖小翼可以減小誘導(dǎo)阻力來(lái)提高水翼的效率。本發(fā)明的核心之處是通過(guò)利用類似于自行車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的這種結(jié)構(gòu)和螺旋槳的組合來(lái)改變水翼前進(jìn)動(dòng)力產(chǎn)生的原理，其次是機(jī)體整體框架的精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)和翼尖小翼的運(yùn)用， 使其具有舒適方便的操作性能，簡(jiǎn)潔美觀的外形和高效的動(dòng)力傳動(dòng)性能。
權(quán)利要求
1.水翼自行車，其特征在于包括前翼、方向舵、車把、腳蹬機(jī)構(gòu)、管狀車架、車座、后翼支架、后翼、螺旋槳、錐形齒輪組、傳動(dòng)軸和柔性聯(lián)軸器；前翼、方向舵、車把構(gòu)成轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)， 方向舵與車把固定連接在一起，方向舵固定在前翼的中間，管狀車架的前端與車把連接，后端通過(guò)傳動(dòng)軸和柔性聯(lián)軸器與螺旋槳連接，腳蹬機(jī)構(gòu)通過(guò)錐形齒輪組與管狀車架連接，車座前端與管狀車架連接，下端通過(guò)后翼支架固定在后翼上。
2.如權(quán)利要求1所述的水翼自行車，其特征在于后翼的兩端設(shè)有翼尖小翼。
3.如權(quán)利要求1所述的水翼自行車，其特征在于后翼支架與管狀車架和后翼連接在一起形成一個(gè)三角形。
4.如權(quán)利要求1所述的水翼自行車，其特征在于后翼支架與后翼連接在一起形成一個(gè)三角形。
全文摘要
水翼自行車，包括前翼、方向舵、車把、腳蹬機(jī)構(gòu)、管狀車架、車座、后翼支架、后翼、螺旋槳、錐形齒輪組、傳動(dòng)軸和柔性聯(lián)軸器。前翼、方向舵、車把構(gòu)成轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，方向舵與車把固定連接在一起，方向舵固定在前翼的中間。管狀車架的前端與車把連接，后端通過(guò)傳動(dòng)軸和柔性聯(lián)軸器與螺旋槳連接。腳蹬機(jī)構(gòu)通過(guò)錐形齒輪組與管狀車架連接。車座前端與管狀車架連接，下端通過(guò)后翼支架固定在后翼上。本發(fā)明具有舒適性好、體力消耗較小、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B63B35/73GK102501950SQ201110365878
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者潘亞林, 白彥, 艾延廷, 許增輝 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)航空航天大學(xué)